Стартовая >> Архив >> Генерация >> Сводные карты энергии ветра США

Сводные карты энергии ветра США

В каждой из оценок используются различные методы анализа. Лаборатория Sandia проводит объективное выравнивание поверхности, оценивая средние геометрические параметры станции; фирма GE дает субъективный анализ, основанный на данных измерений радиозондов и на поверхностных экстраполяционных оценках; фирма Lockheed принимает значения, рассчитанные для каждого местоположения станции, для того чтобы избежать необходимости построения изодин.

Карты лаборатории Sandia были составлены так, чтобы показать среднегодовую и среднесезонную энергию ветра для рассматриваемой территории и среднесезонные данные в зонах давления 0,085 и 0,07 МПа, расположенных над США. Карты поверхности определяют области с относительно высокой и низкой энергией ветра. Анализ данных по распределению потенциальных запасов энергии ветра основан на непроверенных данных, рассчитанных по частотным распределениям скорости ветра, используемым лабораторией Sandia. Методика зонного выравнивания использовалась для осреднения очень больших изменений энергии ветра между станциями в тех случаях, когда разница была дву- или трехкратной вблизи станций даже над достаточно однородной местностью. Однако методика зонного выравнивания, используемая для обоснования анализа, дает искажения на некоторых территориях, например вдоль прибрежной -зоны; станции, удаленные от моря, понижают значения, полученные в прибрежных водах.

Фирма GE провела комбинированный анализ для высоты 50 м над территорией США, основываясь на субъективном анализе экстраполяции данных радиозондов на высоте 150 м, данных измерений на судах для прибрежных вод и оценок для верхних слоев атмосферы. Вместо мощности ветра оценивалась среднегодовая выработка ветроустановок, имелось в виду, что 1 МВт*ч/м2/год эквивалентен примерно среднегодовой удельной мощности 114 Вт/м2. Оценки для высоты 50 м над большей частью районов Великих равнин, среднего запада и озера Гранд-Лейк в общем на 30—60 % меньше, чем оценки фирм Sandia и Lockheed (см. табл.). Методика экстраполяции ниже высоты 150 м по данным радиозондов приводит к значительным недооценкам энергии ветра в сравнении с рассмотренными ранее. Оценки энергии ветра вдоль центрального побережья, где выработка выше 4 МВт-ч/м2/год, может быть слишком высокой. Она основана на судовых данных в квадранте Марсдена и для определения ее достоверности необходимы дополнительные данные, полученные в прибрежных водах.

Распределения энергии ветра над гористыми местностями показывают изолированные площади со сравнительно высокими и низкими значениями энергии ветра. Это некоторые районы (например, штаты Вашингтон и Орегон, Нью-Мексико и Аризона), где оказывается, что относительные географические распределения энергии ветра над гористыми местностями не согласуются с ее топографией.

Фирма Lockheed ставила цель избежать изодины и выбрала тип карты, дающий оценку значений энергии ветра для каждой станции. Карты подготовлены для высот 10, 50 и 100 м. Дополнительно был составлен отдельный ряд карт, дающих классы энергии ветра по интервалам цветными точками. Таким образом, могут быть легко определены отдельные станции и площади со сравнительно высокой энергией ветра в дополнение к плотности сети станций в данной области. Такой анализ исключает ошибки и искажения результирующих изодин. Интерпретация этих значений первоначально отдается потребителю, который, однако, может быть введен в заблуждение, понимая индивидуальные значения станции слишком буквально.

Например, в качестве характерной можно принять оценку наибольших значений для полностью открытых мест, тогда как в действительности некоторые из этих значений могут быть значительно переоценены. Аналогично можно принять, что площади с малыми значениями отвечает малая энергия ветра, в то время как в действительности многие из этих станций расположены в укрытых местах. Таким образом, потребитель должен знать о многих неизбежных неточностях и ошибках и может давать некоторые индивидуальные оценки, учитывая ошибки коэффициентом 2 или более.

Для гористых местностей экстраполируемые значения энергии ветра над горными вершинами, основанные на энергии свободного ветрового потока на высоте вершины, даются для квадранта Марсдена. Два значения наносятся для каждого квадранта: для наибольшей и для характерной вершин. Эти значения представляются сомнительными для площадей, оценки которых для долин оказываются больше, чем для близко расположенных торных вершин.

Анализ позволил выявить типы ошибок и неопределенностей при оценке энергии ветра, а главное — основные факторы, от которых они зависят, в том числе неправильное определение или пренебрежение высотой расположения анемометра. Если действительная высота 20 м, а она принимается равной 10 м, то энергия ветра завышается от 35 (при показателе степени 1/7) до 52 % (показатель 0,2). Наоборот, энергия ветра может быть занижена, если действительная высота меньше, чем принятая. Энергия ветра завышается примерно на 10—30 % для станций с числом классов скорости ветра от 3 до 6 и на 5—15 % при числе классов от 8 до 12. При использовании стандартной плотности воздуха на уровне моря энергия ветра завышается примерно на 9 % на каждый километр высоты, а изменение плотности, связанное с изменением температуры воздуха, может привести к ошибке, обычно не превышающей 5 %. Период наблюдений. Типичные изменения средней скорости ветра от года к году составляют 10—20 %, чему соответствует изменение энергии ветра примерно 30—70 %. Таким образом, для станций, на которых энергия ветра определялась на основе данных, полученных менее чем за 5 лет, оценки ее могут дать значительные ошибки. Методика экстраполяции скорости по вертикали. Использование для экстраполяции по высоте от 10 до 50 м закона изменения скорости с показателем степени 0,2 дает энергию ветра на 32 % большую, чем при показателе 1/7. Экстраполяция данных радиозондов от 150 до 50 м с использованием закона изменения энергии 1/7 в общем занижает энергию ветра на 50 м примерно от 30 до 60 %. Имеет место также неопределенность в части точности и высоты измерения скорости ветра на судах. Местоположение станции. Неопределенность может иметь место в местах укрытых или подверженных действию ветра с учетом характера окружающей местности. Быстродействие прибора и точность приемника измерителя скорости. Неопределенность может быть вследствие влияния препятствий, в частности деревьев, зданий и т. п. Ошибка в определении средней скорости ветра в 1/2 м/с может дать большую ошибку в оценке энергии ветра. Например, средняя энергия ветра при скорости 6 м/с более чем на 30 % превышает энергию при скорости ветра 5,5 м/с. Метод наблюдения и регистрации скорости ветра оказывает определенное влияние на результаты, поскольку причиной ошибок могут быть способы отсчета и осреднения скорости ветра, например неопределенность трехминутного осреднения при определении среднечасовой скорости. Различие в методах анализа и интерполяции может привести к значительным расхождениям в оценках и характеристиках даже при использовании идентичных исходных данных.

 
« Роторы с вертикальной осью вращения в ветроэлектрогенераторах   Северо-Западная ТЭЦ - первенец нового поколения отечественных электростанций »
электрические сети